Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Поволжский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ОДН 218.046-01.doc

Скачиваний:

128

Добавлен:

03.05.2015

Размер:

8.47 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2728 / 2928 29 > Следующая >>>

Приложение 8 (справочное) примеры расчета

Пример 1.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 20 лет;

- заданная надежность К_н = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 3200 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_Т, относится к сильнопучинистым грунтам.

- материал для основания - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки 20;

- высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,60 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III,

- глубина залегания грунтовых вод - 1,1 м.

Расчет на прочность.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле (3.6):

, где К_с = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1), К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.6).

№	Материал слоя	h слоя,	Расчет упруг.	Расчет по усл.	Расчет на растяжение при изгибе
		см	прогибу, Е, МПа	сдвигоуст., Е, Па	Е, МПа	R_o, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	8	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	22	2000	1200	2100	5,65	6,3	4,0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	26	420	420	420	-	-	-
5.	Супесь пылеватая W_o = 0,7 W_Т	-	46	46	46	-	-	-

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

2) МПа

3) МПа

4) Е_общ = 0,165·3200 = 528 МПа

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,30 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7 W_Т и SN_p = 7 179.494 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.4), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

МПа.

По отношениям ии приj = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,015 МПа.

Таким образом: Т = 0,015×0,6 = 0,009 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 26 = 60 см.

j_ст = 35° (Приложение 2 табл. 2.4)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×60×tg 35° = 0,0123,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

, что больше (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

5. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис. 3.1.

МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (h_в = 34 см) устанавливаем по формуле (3.12)

МПа

б) По отношениям ипо номограммерис. 3.4 определяем .

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1); SN_p = 7 179 494 авт.;

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,122×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,49 МПа

г) , что больше, чем(табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка конструкции на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности -l_од₍_i₎ Вт/(мК) (Табл. П.5.1)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,22	1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,26	2,02

1. По карте рис. 4.4. находим среднюю глубину промерзания z_пр₍_с_p₎ для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции z_пр:

z_пр = z_пр₍_cp₎×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой для сильнопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий:

l_пр₍_ср₎ = 8,5 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_УГВ = 0,61 (рис. 4.1): К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч₍_ср₎×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 8,5×0,61×1,2×1,1×0,92×1,1 = 6,9 см.

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

l_пуч_._ср = l₍_доп₎/(К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,61×1,2×1,1×0,92×1,1) = 4,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 0,92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 0,92 - 0,60 = 0,32 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся h_мрз = 0,30 м.

4. Для использования в морозозащитном слое назначаем мелкозернистый песок с коэффициентами теплопроводности l_г = 1,91 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем l_ср:

l_ср = (0,91 + 2,32)/2 = 2,12 Вт/(мК).

5. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,22 : 1,5 + 0,26 : 2,2 = 0,43 (м² К/Вт).

6. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

7. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35.

8. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 0,90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61.

9. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,61) = 4,9 см.

10. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_п_p = 0,60 (м²К/Вт).

11. По табл. 4.7 К_од = 1,0; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0.95.

12. По формуле (4.8) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,57 (м²К/Вт).

13. По формуле (4.6) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎×l_мрз = (0,57 - 0,43)×2,12 = 0,29 м.

14. Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 0,30 м.

Пример 2.

1. Задание: требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 20 лет;

- заданная надежность К_н = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 3200 авт/cyт; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_т, относится к сильнопучинистым грунтам;

- материал для основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 20 и песок средней крупности;

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,9 м.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1), К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 3 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (Приложение 2 табл. П.2.4. Приложение 2 табл. П.2.6, Приложение 3 табл. П.3.2 и приложение 3 табл. П.3.6);

№	Материал слоя	h слоя,	Расчет по допустимому	Расчет по усл. сдвиго-	Расчет на растяжение при изгибе
		см	упруг. прогибу, Е, МПа	устойчивости, Е, Па	Е, МПа	R_o, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	8	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	22	2000	1200	2100	5,65	6,3	4,0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	15	400	400	400	-	-	-
5.	Песок средней крупности	30	120	120	120	-	-	-
6.	Супесь пылеватая W_p = 0,7 W_т	-	46	46	46	-	-	-

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

3) МПа

4) МПа

5) МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,30 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7 W_Т и SN_p = 7 179.494 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.5), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

МПа.

По отношениям ии приj = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0115 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0115×0,6 = 0,007 МПа.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 15 + 30 = 79 см.

j_ст = 35° (табл. П2.4)

y_cp = 0,002 кг/см²

0,1 - коэффициент для перевода в МПа

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×79×tg 35° = 0,015,

, что больше (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики: МПа (п. 3.32); j = 27° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.6).

МПа.

По отношениям ии приj = 27° с помощью номограммы (рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,017 МПа.

По формуле (3.13): Т = 0,017×0,6 = 0,102 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_о = 4,0.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 15 = 49 см.

j_ст = 32° (табл. П.2.6)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,002×4 + 0,1×0,002×49×tg 32° = 0,0141

По табл. 3.1 ,следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

6. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1, как общий модуль для двухслойной системы.

МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

б) По отношениям ипо номограммерис. 3.4 определяем .

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

SN_p = 4818452 авт.; m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1);

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,122×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,49 МПа.

г) , что больше, чем(табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка конструкции на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности l_од₍_i₎, Вт/(мК) (Табл. П.5.1)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,22	1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,15	2,02
Песок средней крупности	0,30	l_ср = (l_м ± l_т)/2 = (2,44 + 1,91)/2 = 2,18*

___________

* Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности l_т и l_м.

1. В соответствии с п.п. 1-2 Проверки на морозоустойчивость Примера 1 определяем глубину промерзания Z_п_p = 2,0 м и величину пучения для осредненных условий l_пуч_._ср = 6,2 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_угв = 0,61 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6). По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч₍_ср₎×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 6,2×0,61×1,2×1,1×0,92×1,1 = 5,0 см.

2. Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого предварительно определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой морозное пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

l_пуч_._ср = l₍_доп₎/(К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,61×1,2×1,1×0,92×1,1) = 4,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 0,92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 0,92 - 0,79 = 0,13 м.

3. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,22 : 1,05 + 0,15 : 2,2 + 0,30 : 2,18 = 0,51 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

5. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35.

6. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 0,90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61.

7. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,61) = 4,9 см.

8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_п_p = 0,60 (м²К/Вт).

9. По табл. 4.7 К_од = 1,0; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0.95.

По формуле (4.8) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,57 (м²К/Вт).

10. По формуле (4.6) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,57 - 0,51)×2,18 = 0,13 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 10 м.

Пример 3.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - II;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 15 лет;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 1800 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_т, которая относится к сильнопучинистым грунтам;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- материал для основания - щебеночная смесь С₃.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 20 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1),

К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

№	Материал слоя	h слоя,	Расчет по допустимому	Расчет по усл. сдвиго-	Расчет на растяжение при изгибе
		см	упруг. прогибу, Е, МПа	устойчивости, Е, Па	Е, МПа	R_o, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	8	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	14	2000	1200	2100	5,65	6,3	4,0
4.	Щебеночная смесь	34	290	290	290	-	-	-
5.	Супесь пылеватая W_p = 0,7 W_т	-	46	46	46	-	-	-

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

3) МПа

4) МПа

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 2710379 - 3,55] = 284 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,20 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7 W_т и SN_p = 2710379 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.5); j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

МПа.

По отношениям ии приj = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,012 МПа.

По формуле (3.13): Т = 0,012×0,6 = 0,0072 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 4,0.

Z_оп = 4 + 8 + 14 + 34 = 60 см.

j_ст = 35° (табл. П.2.6)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×60×tg 35° = 0,0124,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа

, что больше (табл. 3.1).

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1.

Е_н = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

Модули упругости асфальтобетонных слоев назначаем по табл. П.3.1.

б) По отношениям ипо номограммерис. 3.4 определяем МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1); t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1);

SN_p = 2710379 авт.

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,155×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,62

г) , что больше, чем(табл. 3.1).

Вывод: выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности l_од₍_i₎, Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,14	1,05
Щебеночная смесь	0,34	2,10

2. Аналогично п.п. 1-3 Проверки на морозоустойчивость Примера 1 предварительно ориентировочно определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 1,05 м и толщину морозозащитного слоя h_мрз = 1,05 - 0,60 = 0,45 м. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся h_мрз = 0,45.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности l_г = 1,74 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем l_ср

l_ср = (1,74 + 2,32)/2 = 2,03 Вт/(мК)

3. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,14 : 1,05 + 0,15 : 2,2 + 0,34 : 2,10 = 0,39 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V;

5. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35;

6. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,05 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,645;

7. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,645) = 4,59 см;

8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,79 (м²К/Вт);

9. По табл. 4.7 К_од = 0,90; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95;

10. По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,68 (м²К/Вт);

11. По формуле (4.5) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,68 - 0,39)×2,03 = 0,59 м.

Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Расчет продолжаем, задавшись h_мз = 0,55 см.

12. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,35 м при помощи интерполяции определяем С_р = 0,615;

13. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,615) = 4,82 см;

14. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,79 (м²К/Вт);

15. По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,68 (м²К/Вт);

16. По формуле (4.5) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,68 - 0,39)×2,03 = 0,59 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 0,55 см.

Пример 4.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - II;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_c_л = 15 лет;

- материал для основания - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом и песок средней крупности;

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 20 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1),

К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 2 табл. П.2.6, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.6);

№	Материал слоя	h слоя,	Расчет по допустимому	Расчет по усл. сдвиго-	Расчет на растяжение при изгибе
		см	упруг. прогибу, Е, МПа	устойчивости, Е, Па	Е, МПа	R_o, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	8	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	14	2000	1200	2100	5,65	6,3	4,0
4.	Щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом	26	400	400	400	-	-	-
5.	Песок средней крупности	20	120	120	120	-	-	-
6.	Супесь пылеватая W_p = 0,7 W_т	-	46	46	46	-	-	-

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

3) МПа

4) МПа

5) МПа

6) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 2710379 - 3,55] = 284 МПа

7) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,20 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте. Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

МПа.

По отношениям ии приj = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0135 МПа.

Таким образом: Т = 0,0135×0,6 = 0,0081 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 4 + 8 + 14 + 26 + 20 = 72 см.

j_ст = 35° (табл. 2.4);

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×72×tg 35° = 0,0141 МПа,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа

, что больше (табл. 3.1).

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваиваем следующие характеристики: (при МПа (табл. П.3.32));j = 27° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.6).

МПа.

По отношениям ии приj = 27° с помощью номограммы (рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,018 МПа.

По формуле (3.13): Т = 0,014×0,6 = 0,0084 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,002 МПа, К_д = 4,0.

Z_оп = 4 + 8 + 14 + 26 = 52 см.

j_ст = 32° (табл. 2.6)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,002×4 + 0,1×0,002×52×tg 32° = 0,0145 МПа,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа

, что больше

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Расчет выполняем в следующем порядке:

Е_н =148 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

б) По отношениям ипо номограммерис. 3.4 определяем МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1); t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

a = 6,3; m = 4 (табл. П.3.1); SN_p = 2710379 авт.

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,155×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,62

г) , что меньше, чем(табл. 3.1).

Вывод: конструкция не удовлетворяет критерию прочности по сопротивлению монолитных слоев разрушению от растяжения при изгибе.

Проверка на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности l_од₍_i₎, Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,14	1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,26	2,02
Песок средней крупности	0,20	l_ср = (l_м + l_т)/2; (2,44 + 1,91):2 = 2,18*

____________

*Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности l_т и l_м.

1. В соответствии с п.п. 1-2 Проверки на морозоустойчивость Примера 1 определяем глубину промерзания z_п_p = 2,0 м и для толщины дорожной одежды 0,7 м величину пучения для осредненных условий l_пуч_._ср = 7,0 см.

2. По таблицам и графикам находим коэффициенты К_угв = 0,67 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); K_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции

l_пуч = l_пуч_._ср×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 7,0×0,67×1,2×1,1 0,92×1,1 = 6,26 (см).

3. Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует выполнить расчет морозозащитного слоя. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий l_пуч_._ср, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см

l_пуч_._ср = l_доп/К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,67×1,2×1,1 0,92×1,1) = 4,47 (см).

По номограмме рис. 4.3 определяем необходимую толщину дорожной одежды h_од = 1,03 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 1,03 - 0,70 = 0,33 м.

Для использования в морозозащитном слое назначаем среднезернистый песок.

3. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,14 : 1,05 + 0,26 : 2,02 + 0,20 : 2,18000 = 0,45 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V;

5. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35;

7. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч.×С_р) = 4/(1,35×0,64) = 4,59 см;

8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_п_p = 0,78 (м²К/Вт);

9. По табл. 4.7 К_од = 0,90; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95;

По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,67 (м²К/Вт);

10. По формуле (4.6) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,67 - 0,45)×2,18 = 0,48 м.

11. Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Расчет продолжаем, задавшись h_мз = 0,50 см.

12. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,20 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,63;

13. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,63) = 4,7 см;

14. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,81 (м²К/Вт);

15. По табл. 4.7 К_од = 0,99; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95;

16. По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,69 (м²К/Вт);

17. По формуле (4.5) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,69 - 0,45)×2,18 = 0,53 м.

18. Разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см. Принимаем h_мз = 0,50 см.

Пример 5.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - III;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 15 лет;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 900 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- материал для основания - гравийная смесь.

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

1. Вычисляем суммарное количество приложений за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 20 (Приложение 6 табл. П.6.6).

С учетом поправки в примечании табл. П.6.1 Т_рдг = 112.

К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.8).

№	Материал слоя	h слоя,	Расчет по допустимому	Расчет по усл. сдвиго-	Расчет на растяжение при изгибе
		см	упруг. прогибу, Е, МПа	устойчивости, Е, Па	Е, МПа	R_o, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,80	5,2	5,5
2	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	4	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	14	2000	1200	2100	5,65	6,3	4,0
4.	Гравийная смесь	48	205	205	205	-	-	-
5.	Супесь пылеватая W_п = 0,7 W_т	-	46	46	46	-	-	-

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

3) МПа

4) МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 1124607 - 3,55] = 247 МПа

Определяют коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,17 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_р = 0,7 W_т и SN_p = 1 214 250 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.5); j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

МПа.

По отношениям и, и приj = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0153 МПа.

Таким образом: Т = 0,053×0,6 = 0,0092 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 4 + 8 + 14 + 48 = 70 см.

j_ст = 35° (табл. 2.4)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×70×tg 35° = 0,0138 МПа,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа

, что больше (табл. 3.1).

Расчет выполняем в следующем порядке:

Е_н = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

Модули упругости асфальтобетонных слоев назначаем по табл. П.3.1.

б) По отношениям ипо номограммерис. 3.4 определяем МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1)

SN_p = 1124607 авт.

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,193×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,77

г) , что больше, чем(табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности l_од₍_i₎, Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,04	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,14	1,05
Гравийная смесь	0,48	2,10

2. По таблицам и графикам находим коэффициенты К_угв = 0,67 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции

l_пуч = l_пуч₍_ср₎×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 7,0×0,67×1,2×1,1×0,92×1,1 = 6,26 (см).

3. Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий l_пуч₍_ср₎, при которой морозное пучение для данной конструкции не превышает 4 см

l_пуч_._ср = l_доп/К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,67×1,2×1,1 0,92×1,1) = 4,47 (см).

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 1,03 » 1,05 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_м_p_т = 1,05 - 0,70 = 0,35 м.

4. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1) и задаемся толщиной морозозащитного слоя h_мрз = 0,35 м.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности в талом и мерзлом состояниях соответственно l_г = 1,74 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК)

l_ср = (1,74 + 2,32)/2 = 2,03 Вт/(мК).

5. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,04 : 1,25 + 0,14 : 1,05 + 0,48 : 2,10 = 0,45 (м²К/Вт).

6. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V;

7. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35;

8. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,05 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,645;

9. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,64) = 4,59 см;

10. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_п_p = 0,78 (м² К/Вт);

11. По табл. 4.7 К_од = 0,90; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95;

По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,67 (м² К/Вт);

12. По формуле (4.5) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,67 - 0,42)×2,03 = 0,51 м;

13. Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Расчет продолжаем, задавшись h_мз = 0,50 м.

14. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,20 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,63;

15. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,61) = 4,7 см;

16. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции R_п_p = 0,81 (м² К/Вт);

17. По табл. 4.7 К_од = 0,95; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95;

18. По формуле (4.7) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,69 (м² К/Вт);

19. По формуле (4.5) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,69 - 0,42)×2,03 = 0,54 м.

Разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см. Принимаем h_мз = 0,50 м.

Пример 6.

Выполнить проверку конструкции на морозоустойчивость и, если потребуется, определить толщину морозозащитного слоя на участке дороги, проходящей в районе г. Москвы. Проверка дорожной одежды на прочность выполнена.

Исходные данные.

1. Дорога III технической категории.

2. Участок дороги расположен во II₂ дорожно-климатической зоне, в Московской области.

3. Высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,70 м, толщины слоев приведены в таблице.

4. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

Глубина залегания грунтовых вод - 0,5 м.

5. Грунт насыпи и естественного основания - суглинок тяжелый пылеватый, который относится к сильнопучинистым грунтам.

7. Влажность грунта насыпи составляет 0,7 W_т.

8. Срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами - 10 лет.

Расчет.

Материал	Толщина слоя h_од₍_i₎, м	Коэффициент теплопроводности -l_од₍_i₎, Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,05	1,40
Пористый асфальтобетон	0,15	1,25
Гранитный щебень, обработанный вязким битумом	0,30	1,28
Крупнозернистый песок	0,20	2,03*

______________

*Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности l_г и l_м.

1. По карте рис. 4.4 определяем среднюю глубину промерзания z_п_p₍_cp₎ для условий г. Москвы, умножаем ее на поправочный коэффициент и находим таким образом глубину промерзания дорожной конструкции z_п_p:

Z_п_p = 1,40×1,38 = 1,93 м » 2,00 м.

2. Для глубины промерзания 2,00 м по номограмме (рис. 4.3) по кривой для сильнопучинистых грунтов (группа IV) при толщине дорожной одежды 0,7 м определяем величину морозного пучения для осредненных условий l_пуч_._ср = 7,2 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты:

К_угв = 0,7 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,3 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,3 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 определяем величину морозного пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч_._ср×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 7,2×0, 7×1,2×1,3×0,92×1,1 = 7,9 (см).

Поскольку для данного типа дорожных одежд допустимая величина пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует выполнить расчет морозозащитного слоя.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине пучения l_доп_. = 4 см. Для этого по формуле (4.3) определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см.

l_пуч_._ср = l_доп/К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4/(0, 7×1,2×1,3 0,92×1,1) = 3,62 (см).

По номограмме (рис. 4.3) при Z_п = 2,00 м определяем толщину дорожной одежды, включая морозозащитный слой, h_од = 1,30 м, отсюда толщина морозозащитного слоя 1,30 - 0,70 = 0,60 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся толщиной морозозащитного слоя 0,60 м.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности в талом и мерзлом состояниях соответственно l_т = 1,74 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК)

l_ср = (1,74 + 2,32)/2 = 2,03 Вт/(мК)

4. По формуле (4.6)

= 0,05 : 1,40 + 0,15 : 1,25 + 0,30 : 1,28 + 0,20 : 2,03 = 0,48 (м²×К/Вт).

5. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии, соответствующий месту положения трассы - V. По табл. 4.9 для сильнопучинистых грунтов по номеру изолинии V находим С_пуч = 1,35.

При величине h_од = 1,30 м расстояние от низа дорожной одежды до залегания грунтовых вод Н_у = 0,7 м. По табл. 4.10 при h_од = 1,3 м для h_пр₍_доп₎ в интервале 0-100 методом интерполяции находим С_р = 0,72.

6. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,72) = 4,12 см.

7. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции определяем приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,91 м² К/Вт.

8. По табл. 4.7 К_од = 0,90. В соответствии с п. 4.10 К_увл = 1,0; d = 0,95.

9. По формуле (4.8) R_од₍_тр₎ = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,91×0,90×1,0×0,95 = 0,78 (м² К/Вт);

10. По формуле (4.6) h_мз = (R_од₍_тр₎ - R_од₍_о₎)×l_мрз = (0,78 - 0,48)×2,03 = 0,61 м.

Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Принимаем h_мз = 0,60 см.

Пример 7.

Определить толщину теплоизолирующего слоя из пенопласта для указанной дороги в районе г. Москвы. Исходные данные те же, что и в предыдущем примере.

Расчет.

1. В соответствии с п. 4 предыдущего примера R_од₍_о₎ = 0,48 м² К/Вт.

2. По табл. 4.11 для сильнопучинистых грунтов находим С_п = 1,5.

При толщине дорожной одежды h_од = 0,70 м расстояние от низа дорожной одежды до УГВ Н_у составит 1,3 м.

3. Принимаем допустимую глубину промерзания h_пр₍_доп₎ 0-50 и по табл. 4.10 методом интерполяции между h_од = 0,50 м и h_од = 1,0 определяем С_р = 0,81.

4. Находим l_доп/С_п×С_р = 4:(1,5×0,81) = 3,3. При Н_у = 1,3 м по номограмме рис. 4.5 получаем значение h_пр₍_доп₎ = 82 см.

5. Поскольку значение С_р было определено для интервала h_пр₍_доп₎ 0-50, возвращаемся к табл. 4.10 и находим при h_пр₍_доп₎ = 0-1,0 м и h_од = 0,70 м С_р = 0,78. Для этих значений по номограмме рис. 4.6 определяем R_пр = 0,86 в соответствии с п. 8 и п. 9 предыдущего примера.

R_од₍_тр₎ = 0,86×0,90×1,0×0,95 = 0,74 м² К/Вт.

6. По графику рис. 4.7 при R_од₍_тр₎ = 0,74 м² К/Вт и R_од₍_тр₎ = 0,47 м² К/Вт находим h_п = 1,5 см. Учитывая минимальные размеры плиты пенопласта, принимаем толщину теплоизолирующего слоя 3 см.

Пример 8

Исходные данные

1. Участок дороги III технической категории расположен в Московской области.

2. Высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды, включая морозозащитный слой - 1,10 м.

3. Толщина морозозащитного слоя из мелкозернистого песка 0,50 м, коэффициент фильтрации К_ф = 2,1 м/сут, пористость n = 0,32.

4. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

5. Грунт насыпи и естественного основания - супесь пылеватая.

6. Уклон дренирующего слоя i = 0,03.

Требуется оценить возможность работы морозозащитного слоя как дренирующего.

Расчет.

1. Поскольку коэффициент фильтрации песка достаточно высок, дренирующий слой рассчитывают на осушение.

По табл. 5.3 находят удельный приток воды во II ДКЗ для 3-ей схемы увлажнения q = 3,5 л/м² сут. По табл. 5.4. К_п = 1,6; К_г = 1,0. Ввиду отсутствия переломов продольного профиля на участке, а также специальных мероприятий по уменьшению притока, К_вог = 1; К_р = 1.

2. По формуле (5.2) расчетный приток воды в дренирующий слой составляет q_p = q×K_п×К_г:1000 = 3,5×1,6×1,0:1000 = 0,0056 м³/м²сут.

3. Для расчета используют номограмму рис. 5.1.

Для двускатного профиля

q¢ = q_pB/2 =0,0056×7:2 = 0,0196 м³/м²;

q¢/К_ф = 0,0196:2,1 = 0,0093;

По номограмме для отношения q_p/К_ф находят величину 3,5h_нас/L = 0,07,

где L - путь фильтрации, для двускатного профиля - половина длины дренирующего слоя; L = В/2 + а +d;

В - ширина проезжей части;

а - ширина обочины;

d - средняя длина участка дренирующего слоя, расположенная в откосной части земляного полотна, равная сумме толщины дорожной одежды и половине толщины дренирующего слоя, умноженной на заложение откоса;

L = 7/2 + 2,5 + (0,79 + 0,60/2)×1,5 = 9,6 м;

отсюда h_нас = 0,19 м.

Тогда полная толщина дренирующего слоя

h_п = h_з_a_п + h_на_c = 0,20 + 0,19 = 0,39 м.

4. Проверку на временное поглощение воды дренирующим слоем выполняют по формуле (5.4). По табл. 5.6 j_зим = 0,45; Т_зап = 6 сут.

h_p = (q_p×Т_зап/n + 0,3h_зап):(1 - j_зим) = (0,0056×6:0,27 + 0,3×0,20):(1 - 0,5) = 0,3 м.

Расчет окончен.

Пример 9.

Исходные данные.

1. Участок дороги III технической категории расположен в Московской области.

2. Высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,79 м.

3. Толщина морозозащитного слоя из среднезернистого песка 0,60 м, коэффициент фильтрации К_ф = 1,2 м/сут, пористость n = 0,34.

4. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

5. Грунт насыпи и естественного основания - супесь пылеватая.

6. Уклон дренирующего слоя i = 0,03.

Требуется оценить возможность работы морозозащитного слоя как дренирующего.

Расчет.

Расчет толщины дренирующего слоя выполняют на осушение.

1. В соответствии с п.п. 1-3 предыдущего примера q_р = 0,0056 м³/м²сут

q¢ = q_pB/2 =0,0056×7:2 = 0,0196 м³/м²;

q¢/К_ф = 0,0196:2,1 = 0,0093;

2. По номограмме рис. 5.1 определяют 3,5 h_нас/L = 0,28; L = 9,6 м (см. п. 3 предыдущего примера), отсюда h_нас = 0,77

h_п = h_з_a_п + h_на_c = 0,20 + 0,77 = 0,97 м.

Поскольку требуемая толщина дренирующего слоя превышает заданную, следует применить конструкцию с прикромочным дренажем. Примем, что продольная дрена расположена под серединой обочины. В этом случае путь фильтрации L = В/2 + а/2 = 4,75 м.

3. По номограмме рис. 5.4 по величине q_p/К_ф = 0,0056/1,2 = 0,0047 находят 2 значения h_п: для L = 5,0 м и L = 3,5 м. По методу интерполяции h_п = 0,40 м.

4. Проверку на временное поглощение воды дренирующим слоем выполняют по формуле (5.4). По табл. 5.6 j_зим = 0,4; Т_зап = 6 сут.

h_p = (q_p×Т_зап/n + 0,3h_зап):(1 - j_зим) = (0,0056×6:0,27 + 0,3×0,20):(1 - 0,4) = 0,31 м.

Расчет окончен.

Пример 10

Исходные данные

1. Участок дороги III технической категории расположен в Московской области.

2. Высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,70 м.

3. Толщина морозозащитного слоя из среднезернистого песка 0,70 м, коэффициент фильтрации К_ф = 0,49 м/сут, пористость n = 0,28.

4. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

5. Грунт насыпи и естественного основания - супесь пылеватая.

6. Уклон дренирующего слоя i = 0,03.

Требуется оценить возможность работы морозозащитного слоя как дренирующего.

Расчет

Ввиду того, что коэффициент фильтрации грунта достаточно низкий, дренирующий слой рассчитывают на поглощение.

По табл. 5.6 для n = 0,28 j_зим = 0,55.

По табл. 5.3 для условий II дорожно-климатической зоны и 3-й схемы увлажнения Q_p = 60 л/м². По формуле 5.3:

h_п = (Q_p/1000n + 0,3h_зап):(1 - j_зим) = [60:(1000×0,28) + 0,3×0,15]:(1 - 0,55) = 0,58 м.

Расчет окончен.

Пример 11

Исходные данные.

1. Участок дороги III технической категории расположен в Московской области.

2. Высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды совместно с дренирующим (морозозащитным) слоем - 1,10 м.

3. Конструкция дорожной одежды

Материал	Толщина слоя h, м
Плотный асфальтобетон	0,04
Пористый асфальтобетон	0,08
Высокопористый асфальтобетон	0,14
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,26
Песок средней крупности	0,70

4. Конструкция дренирующего слоя - дренирующий слой из среднезернистого песка под проезжей частью с трубчатыми дренами.

5. Грунт насыпи и естественного основания - супесь пылеватая.

6. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III.

Требуется определить расчетную влажность грунта насыпи без испытаний,

Расчет

Расчетную влажность определяют по формуле П.2.1

По табл. П.2.1 для условий II дорожно-климатической подзоны, 3-й схемы увлажнения определяем = 0,72.

По табл. П.2.2 поправка = 0.

По табл. П.2.3 поправка = 0,09 (за счет укрепленного слоя основания из щебеночно-гравийно-песчаной смеси - 0,04 и за счет дренажа с продольными трубчатыми дренами - 0,05).

По графику рис. П.2.1 поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды D₃ = 0,003.

По табл. П.4.2 для уровня надежности 0,95 коэффициент нормированного отклонения t = 1,71.

W_p = (0,72 - 0,09)(1 + 1,71) - 0,003 = 0,699 » 0,7 (доли от W_т).

Расчет окончен.

Пример 12

Исходные данные

Автомобильная дорога II категории расположена в регионе Нижнего Новгорода.

Грунт земляного полотна - супесь тяжелая пылеватая.

Глубина выемки составляет 100 см.

Расчетный уровень грунтовых вод - на глубине 120 см от поверхности земляного полотна.

Экспериментально установленное значение коэффициента влагопроводности К_вл = 5 см²/ч.

Начальная влажность W_o = 0,12, предел текучести W_т = 0,18, плотность сухого грунта r = 1,66 г/см².

Суммарная толщина дорожной одежды, имеющей асфальтобетонное покрытие, равна 60 см.

Требуется определить среднюю осеннюю влажность W_occp, среднюю весеннюю влажность W_в_eccp и морозное пучение h_пуч.

Расчет.

1. Из табл. П.7.2 находим для Нижнего Новгорода t_вл = 1440 ч., t_п_p = 182 суток, s = 26,21.

2. Вычисляем по зависимости (П.7.6) значение критерия осеннего влагонакопления:

F_он = К_вл×t_вл/h² = 5×1440/120² = 0,50.

3. Определяем параметр h_АВ = h_А/h_В. В соответствии с (П.7.7) h_А = 160 - 60 = 100 см. Тогда h_АВ = 100/120 = 0,83.

4. По графику рис. П.7.2 находим DW_отн = 0,73.

5. Используя (П.7.5) и приняв D = 2,68, получим W_пв = 1/1,66 - 1/2,68 = 0,23.

6. По зависимости (П.7.4) находим W_occp = 0,12 + 0,73×(0,23 - 0,12) = 0,20.

7. По зависимости (П.7.12) вычисляем характеристику скорости промерзания

a = 1,24 + 0,72×lns - 0,05×h_s = 1,24 + 0,72×ln 26,21 = 3,59.

8. Используя (П.7.9), вычисляем критерий зимнего влагонакопления Z:

Z = 3,59/(2×) = 0,80

9. По графику рис. П.7.3. находим С = 1,50.

10. Для супеси тяжелой пылеватой из табл. П.7.1 находим W_h = 0,09 и W_из = 0,06.

11. С помощью (П.7.8) находим W_в_eccp = 0,09 + (0,20 - 0,09)×1,50 = 0,26.

12. По зависимости (П.7.15) находим глубину промерзания- грунта h_п_p:

см.

Так как h_пр > h_кр, то принимаем в соответствии с данными таблицы П.7.1. h_п_p = 130 см.

13. Вычисляем по формуле (П.7.14) вероятную величину морозного пучения h_пуч.

14. h_пуч = 130×(1,66/1,0)×[1,09×(0,26 - 0,06)×(0,23 - 0,06)] = 10,4 см.

Поскольку полученная величина морозного пучения превышает допустимую для асфальтобетонного покрытия (4 см), намечаем в составе дорожной одежды слой из пеноплэкса толщиной 8 см.

Выполняем весь вышеприведенный цикл расчетов с учетом данного мероприятия, сохранив нумерацию соответствующих позиций расчетов.

3. Уточняем значение параметра h_А = 160 - (60 + 8) = 92 см, h_АВ = 92/120 = 0,77.

4. По графику рис. П.7.2 находим DW_отн = 0,72.

6. Находим W_occp = 0,12 + 0,72×(0,23 - 0,12) = 0,20.

7. По зависимости (П.7.12) вычислим характеристику скорости промерзания

a = 1,24 + 0,72 lns - 0,05×8 = 3,19.

8. Используя (П.7.9), вычислим критерий зимнего влагонакопления Z:

Z = 3,19/(2×) = 0,71

9. По графику рис. П.7.3 находим С = 1,57.

11. С помощью (П.7.8) находим W_ве_ccp = 0,09 + (0,20 - 0,09)×1,57 = 0,26.

12. По зависимости (П.7.16) находим глубину промерзания грунта h_пр:

h_пр = 151 - (13,93 - 0,0067×26,21)×8 = 41 см.

13. Вычисляем по формуле (П.7.14) вероятную величину морозного пучения h_пуч:

h_пуч = 41×(1,66/1,0)×[1,09×(0,26 - 0,6) - (0,23 - 0,6)] = 3,3 см.

Расчет окончен.

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2728 / 2928 29 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
11.03.20161.03 Mб91Нормы выработки 2008 и другое отредактировать для занятий.doc
#
03.05.2015858.29 Кб67Образец записки по метрологии.pdf
#
11.03.2016117.25 Кб34Образовательная программа Основы робототехники.doc
#
18.12.201845.11 Кб0Образцы решения задач.docx
#
23.09.2019305.08 Кб10Обухов.docx
#
03.05.20158.47 Mб128ОДН 218.046-01.doc
#
03.05.20152.87 Mб83ОиФ в вопросах и ответах.docx
#
06.08.20198.62 Mб18Олифер_Full.doc
#
03.05.201540.96 Кб10оля 1.doc
#
03.08.201922.4 Кб2онот методичка.docx
#
26.11.2018309.25 Кб17онот..doc